Python 面向对象

时间 2019-12-04

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概述程序员

面向过程：根据业务逻辑从上到下写垒代码数据库
函数式：将某功能代码封装到函数中，往后便无需重复编写，仅调用函数便可编程
面向对象：对函数进行分类和封装，让开发“更快更好更强…”服务器

面向过程编程最易被初学者接受，其每每用一长段代码来实现指定功能，开发过程当中最多见的操做就是粘贴复制，即：将以前实现的代码块复制到现需功能处。函数式编程

 1 while True：
 2     if cpu利用率 > 90%:
 3         #发送邮件提醒
 4         链接邮箱服务器
 5         发送邮件
 6         关闭链接
 7     if 硬盘使用空间 > 90%:
 8         #发送邮件提醒
 9         链接邮箱服务器
10         发送邮件
11         关闭链接
12     if 内存占用 > 80%:
13         #发送邮件提醒
14         链接邮箱服务器
15         发送邮件
16         关闭链接

随着时间的推移，开始使用了函数式编程，加强代码的重用性和可读性，就变成了这样：函数

 1 def 发送邮件(内容)
 2     #发送邮件提醒
 3     链接邮箱服务器
 4     发送邮件
 5     关闭链接
 6 while True：
 7     if cpu利用率 > 90%:
 8         发送邮件('CPU报警')
 9     if 硬盘使用空间 > 90%:
10         发送邮件('硬盘报警')
11     if 内存占用 > 80%:
12         发送邮件('内存报警')

今天咱们来学习一种新的编程方式：面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP，面向对象程序设计）。学习

建立类和对象spa

面向对象编程是一种编程方式，此编程方式的落地须要使用 “类” 和 “对象” 来实现，因此，面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。设计

类就是一个模板，模板里能够包含多个函数，函数里实现一些功能指针
对象则是根据模板建立的实例，经过实例对象能够执行类中的函数
class是关键字，表示类
建立对象，类名称后加括号便可

　　ps：类中的函数第一个参数必须是self（详细见：类的三大特性之封装）

类定义的函数叫作“方法”

 1 # 建立类
 2 class Foo:
 3     
 4     def Bar(self):
 5         print 'Bar'
 6     def Hello(self, name):
 7         print 'i am %s' %name
 8 # 根据类Foo建立对象obj
 9 obj = Foo()
10 obj.Bar()            #执行Bar方法
11 obj.Hello('wupeiqi') #执行Hello方法

诶，你在这里是否是有疑问了？使用函数式编程和面向对象编程方式来执行一个“方法”时函数要比面向对象简便。

面向对象：【建立对象】【经过对象执行方法】
函数编程：【执行函数】

观察上述对比答案则是确定的，而后并不是绝对，场景的不一样适合其的编程方式也不一样。

总结：函数式的应用场景 –> 各个函数之间是独立且无共用的数据。

面向对象三大特性

面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态。

1、封装

封装，顾名思义就是将内容封装到某个地方，之后再去调用被封装在某处的内容。

因此，在使用面向对象的封装特性时，须要：

将内容封装到某处
从某处调用被封装的内容

第一步：将内容封装到某处

self 是一个形式参数，当执行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 时，self 等于 obj1

当执行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 时，self 等于 obj2

因此，内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中，每一个对象中都有 name 和 age 属性，在内存里相似于下图来保存。

第二步：从某处调用被封装的内容

调用被封装的内容时，有两种状况：

经过对象直接调用
经过self间接调用

一、经过对象直接调用被封装的内容

上图展现了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式，根据保存格式能够如此调用被封装的内容：对象.属性名

 1 class Foo:
 2     def __init__(self, name, age):
 3         self.name = name
 4         self.age = age
 5 obj1 = Foo('wupeiqi', 18)
 6 print obj1.name    # 直接调用obj1对象的name属性
 7 print obj1.age     # 直接调用obj1对象的age属性
 8 obj2 = Foo('alex', 73)
 9 print obj2.name    # 直接调用obj2对象的name属性
10 print obj2.age     # 直接调用obj2对象的age属性

二、经过self间接调用被封装的内容

执行类中的方法时，须要经过self间接调用被封装的内容

 1 class Foo:
 2   
 3     def __init__(self, name, age):
 4         self.name = name
 5         self.age = age
 6   
 7     def detail(self):
 8         print self.name
 9         print self.age
10   
11 obj1 = Foo('wupeiqi', 18)
12 obj1.detail()  # Python默认会将obj1传给self参数，即：obj1.detail(obj1)，因此，此时方法内部的 self ＝ obj1，即：self.name 是 wupeiqi ；self.age 是 18
13   
14 obj2 = Foo('alex', 73)
15 obj2.detail()  # Python默认会将obj2传给self参数，即：obj1.detail(obj2)，因此，此时方法内部的 self ＝ obj2，即：self.name 是 alex ； self.age 是 78

综上所述，对于面向对象的封装来讲，其实就是使用构造方法将内容封装到对象中，而后经过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

练习一：在终端输出以下信息

小明，10岁，男，上山去砍柴
小明，10岁，男，开车去东北
小明，10岁，男，最爱大保健
老李，90岁，男，上山去砍柴
老李，90岁，男，开车去东北
老李，90岁，男，最爱大保健
老张…

 1 def kanchai(name, age, gender):
 2     print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender)
 3  
 4  
 5 def qudongbei(name, age, gender):
 6     print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(name, age, gender)
 7  
 8  
 9 def dabaojian(name, age, gender):
10     print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(name, age, gender)
11  
12  
13 kanchai('小明', 10, '男')
14 qudongbei('小明', 10, '男')
15 dabaojian('小明', 10, '男')
16  
17  
18 kanchai('老李', 90, '男')
19 qudongbei('老李', 90, '男')
20 dabaojian('老李', 90, '男')

 1 class Foo:
 2   
 3     def __init__(self, name, age ,gender):
 4         self.name = name
 5         self.age = age
 6         self.gender = gender
 7  
 8     def kanchai(self):
 9         print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender)
10  
11     def qudongbei(self):
12         print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender)
13  
14     def dabaojian(self):
15         print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender)
16  
17  
18 xiaoming = Foo('小明', 10, '男')
19 xiaoming.kanchai()
20 xiaoming.qudongbei()
21 xiaoming.dabaojian()
22  
23 laoli = Foo('老李', 90, '男')
24 laoli.kanchai()
25 laoli.qudongbei()
26 laoli.dabaojian()

上述对比能够看出，若是使用函数式编程，须要在每次执行函数时传入相同的参数，若是参数多的话，又须要粘贴复制了… ；而对于面向对象只须要在建立对象时，将全部须要的参数封装到当前对象中，以后再次使用时，经过self间接去当前对象中取值便可。

练习二：游戏人生程序

1、建立三个游戏人物，分别是：

苍井井，女，18，初始战斗力1000
东尼木木，男，20，初始战斗力1800
波多多，女，19，初始战斗力2500
2、游戏场景，分别：

草丛战斗，消耗200战斗力
自我修炼，增加100战斗力
多人游戏，消耗500战斗力

 1 # -*- coding:utf-8 -*-
 2  
 3 # #####################  定义实现功能的类  #####################
 4  
 5 class Person:
 6  
 7     def __init__(self, na, gen, age, fig):
 8         self.name = na
 9         self.gender = gen
10         self.age = age
11         self.fight =fig
12  
13     def grassland(self):
14         """注释：草丛战斗，消耗200战斗力"""
15  
16         self.fight = self.fight - 200
17  
18     def practice(self):
19         """注释：自我修炼，增加100战斗力"""
20         
21         self.fight = self.fight + 200
22  
23     def incest(self):
24         """注释：多人游戏，消耗500战斗力"""
25         
26         self.fight = self.fight - 500
27  
28     def detail(self):
29         """注释：当前对象的详细状况"""
30  
31         temp = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s"  % (self.name, self.gender, self.age, self.fight)
32         print temp
33  
34         
35 # #####################  开始游戏  #####################
36  
37 cang = Person('苍井井', '女', 18, 1000)    # 建立苍井井角色
38 dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800)  # 建立东尼木木角色
39 bo = Person('波多多', '女', 19, 2500)      # 建立波多多角色
40  
41 cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏
42 dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次
43 bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗
44  
45  
46 #输出当前全部人的详细状况
47 cang.detail()
48 dong.detail()
49 bo.detail()
50  
51  
52 cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏
53 dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏
54 bo.practice() #波多多自我修炼了一次
55  
56 #输出当前全部人的详细状况
57 cang.detail()
58 dong.detail()
59 bo.detail()

2、继承

继承，面向对象中的继承和现实生活中的继承相同，即：子能够继承父的内容。

例如：

猫能够：喵喵叫、吃、喝、拉、撒

狗能够：汪汪叫、吃、喝、拉、撒

若是咱们要分别为猫和狗建立一个类，那么就须要为猫和狗实现他们全部的功能，以下所示：

 1 class 猫：
 2  
 3     def 喵喵叫(self):
 4         print '喵喵叫'
 5  
 6     def 吃(self):
 7         # do something
 8  
 9     def 喝(self):
10         # do something
11  
12     def 拉(self):
13         # do something
14  
15     def 撒(self):
16         # do something
17  
18 class 狗：
19  
20     def 汪汪叫(self):
21         print '喵喵叫'
22  
23     def 吃(self):
24         # do something
25  
26     def 喝(self):
27         # do something
28  
29     def 拉(self):
30         # do something
31  
32     def 撒(self):
33         # do something

上述代码不难看出，吃、喝、拉、撒是猫和狗都具备的功能，而咱们却分别的猫和狗的类中编写了两次。若是使用继承的思想，以下实现：

动物：吃、喝、拉、撒

猫：喵喵叫（猫继承动物的功能）

狗：汪汪叫（狗继承动物的功能）

 1 class 动物:
 2  
 3     def 吃(self):
 4         # do something
 5  
 6     def 喝(self):
 7         # do something
 8  
 9     def 拉(self):
10         # do something
11  
12     def 撒(self):
13         # do something
14  
15 # 在类后面括号中写入另一个类名，表示当前类继承另一个类
16 class 猫(动物)：
17  
18     def 喵喵叫(self):
19         print '喵喵叫'
20         
21 # 在类后面括号中写入另一个类名，表示当前类继承另一个类
22 class 狗(动物)：
23  
24     def 汪汪叫(self):
25         print '喵喵叫'

因此，对于面向对象的继承来讲，其实就是将多个类共有的方法提取到父类中，子类仅需继承父类而没必要一一实现每一个方法。

注：除了子类和父类的称谓，你可能看到过派生类和基类，他们与子类和父类只是叫法不一样而已。

学习了继承的写法以后，咱们用代码来是上述阿猫阿狗的功能：

 1 class Animal:
 2  
 3     def eat(self):
 4         print "%s 吃 " %self.name
 5  
 6     def drink(self):
 7         print "%s 喝 " %self.name
 8  
 9     def shit(self):
10         print "%s 拉 " %self.name
11  
12     def pee(self):
13         print "%s 撒 " %self.name
14  
15  
16 class Cat(Animal):
17  
18     def __init__(self, name):
19         self.name = name
20         self.breed ＝ '猫'
21  
22     def cry(self):
23         print '喵喵叫'
24  
25 class Dog(Animal):
26     
27     def __init__(self, name):
28         self.name = name
29         self.breed ＝ '狗'
30         
31     def cry(self):
32         print '汪汪叫'
33         
34  
35 # ######### 执行 #########
36  
37 c1 = Cat('小白家的小黑猫')
38 c1.eat()
39  
40 c2 = Cat('小黑的小白猫')
41 c2.drink()
42  
43 d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
44 d1.eat()

那么问题又来了，多继承呢？

是否能够继承多个类
若是继承的多个类每一个类中都定了相同的函数，那么那一个会被使用呢？

一、Python的类能够继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类

二、Python的类若是继承了多个类，那么其寻找方法的方式有两种，分别是：深度优先和广度优先

当类是经典类时，多继承状况下，会按照深度优先方式查找
当类是新式类时，多继承状况下，会按照广度优先方式查找

经典类和新式类，从字面上能够看出一个老一个新，新的必然包含了跟多的功能，也是以后推荐的写法，从写法上区分的话，若是当前类或者父类继承了object类，那么该类即是新式类，不然即是经典类。

 1 class D:
 2  
 3     def bar(self):
 4         print 'D.bar'
 5  
 6  
 7 class C(D):
 8  
 9     def bar(self):
10         print 'C.bar'
11  
12  
13 class B(D):
14  
15     def bar(self):
16         print 'B.bar'
17  
18  
19 class A(B, C):
20  
21     def bar(self):
22         print 'A.bar'
23  
24 a = A()
25 # 执行bar方法时
26 # 首先去A类中查找，若是A类中没有，则继续去B类中找，若是B类中么有，则继续去D类中找，若是D类中么有，则继续去C类中找，若是仍是未找到，则报错
27 # 因此，查找顺序：A --> B --> D --> C
28 # 在上述查找bar方法的过程当中，一旦找到，则寻找过程当即中断，便不会再继续找了
29 a.bar()

经典类：首先去A类中查找，若是A类中没有，则继续去B类中找，若是B类中么有，则继续去D类中找，若是D类中么有，则继续去C类中找，若是仍是未找到，则报错

新式类：首先去A类中查找，若是A类中没有，则继续去B类中找，若是B类中么有，则继续去C类中找，若是C类中么有，则继续去D类中找，若是仍是未找到，则报错

注意：在上述查找过程当中，一旦找到，则寻找过程当即中断，便不会再继续找了。

3、多态

Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法，可是原生多态，其Python崇尚“鸭子类型”。

 1 # Python伪代码实现Java或C#的多态
 2 
 3 class F1:
 4     pass
 5  
 6  
 7 class S1(F1):
 8  
 9     def show(self):
10         print 'S1.show'
11  
12  
13 class S2(F1):
14  
15     def show(self):
16         print 'S2.show'
17  
18  
19 # 因为在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型
20 # 为了让Func函数既能够执行S1对象的show方法，又能够执行S2对象的show方法，因此，定义了一个S1和S2类的父类
21 # 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象
22  
23 def Func(F1 obj):
24     """Func函数须要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
25     
26     print obj.show()
27     
28 s1_obj = S1()
29 Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj，执行 S1 的show方法，结果：S1.show
30  
31 s2_obj = S2()
32 Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj，执行 Ss 的show方法，结果：S2.show

 1 # Python “鸭子类型”
 2 class F1:
 3     pass
 4  
 5  
 6 class S1(F1):
 7  
 8     def show(self):
 9         print 'S1.show'
10  
11  
12 class S2(F1):
13  
14     def show(self):
15         print 'S2.show'
16  
17 def Func(obj):
18     print obj.show()
19  
20 s1_obj = S1()
21 Func(s1_obj)
22  
23 s2_obj = S2()
24 Func(s2_obj)

总结

以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍，总结以下：

面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对类和对象的使用

类是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用

对象，根据模板建立的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数

面向对象三大特性：封装、继承和多态

问答专区

问题一：什么样的代码才是面向对象？

答：从简单来讲，若是程序中的全部功能都是用类和对象来实现，那么就是面向对象编程了。

问题二：函数式编程和面向对象如何选择？分别在什么状况下使用？

答：须知：对于 C# 和 Java 程序员来讲不存在这个问题，由于该两门语言只支持面向对象编程（不支持函数式编程）。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式，且函数式编程能完成的操做，面向对象均可以实现；而面向对象的能完成的操做，函数式编程不行（函数式编程没法实现面向对象的封装功能）。

因此，通常在Python开发中，所有使用面向对象或面向对象和函数式混合使用

面向对象的应用场景:

1. 多函数需使用共同的值，如：数据库的增、删、改、查操做都须要链接数据库字符串、主机名、用户名和密码

 1 class SqlHelper:
 2  
 3     def __init__(self, host, user, pwd):
 4  
 5         self.host = host
 6         self.user = user
 7         self.pwd = pwd
 8  
 9     def 增(self):
10         # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库链接
11         # do something
12         # 关闭数据库链接
13  
14     def 删(self):
15         # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库链接
16         # do something
17         # 关闭数据库链接
18  
19     def 改(self):
20         # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库链接
21         # do something
22         # 关闭数据库链接
23  
24     def 查(self):
25     # 使用主机名、用户名、密码（self.host 、self.user 、self.pwd）打开数据库链接
26         # do something
27         # 关闭数据库链接# do something

2. 须要建立多个事物，每一个事物属性个数相同，可是值的需求

如：张3、李4、杨五，他们都有姓名、年龄、血型，但其都是不相同。即：属性个数相同，但值不相同

 1 class Person:
 2  
 3     def __init__(self, name ,age ,blood_type):
 4  
 5         self.name = name
 6         self.age = age
 7         self.blood_type = blood_type
 8  
 9  
10     def detail(self):
11         temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
12         print temp
13  
14 zhangsan = Person('张三', 18, 'A')
15 lisi = Person('李四', 73, 'AB')
16 yangwu = Person('杨五', 84, 'A')

问题三：类和对象在内存中是如何保存？

答：类以及类中的方法在内存中只有一份，而根据类建立的每个对象都在内存中须要存一份，大体以下图：

如上图所示，根据类建立对象时，对象中除了封装 name 和 age 的值以外，还会保存一个类对象指针，该值指向当前对象的类。

当经过 obj1 执行【方法一】时，过程以下：

根据当前对象中的类对象指针找到类中的方法

将对象 obj1 看成参数传给方法的第一个参数 self